【正文】 ，仍需由力學試驗來驗證其可靠性的過程。地面模擬雷電試驗方法，主要用于新機型的研制、設計和老機型的改進或改型設計。分析計算方法主要用于飛機某些能得出準確解的局部結構和部件的計算。因此，將大氣雷電環(huán)境給飛行安全帶來的影響減至最小，一直是人們努力追求的目標。但遺憾的是，這些先進的電子技術和材料技術，對雷電相當敏感，遭到雷擊后損失更大。有統(tǒng)計表明，無人機在飛行過程中可能遭受惡劣天線，甚至雷擊的影響。在地球大氣中，平均每天約發(fā)生800萬次雷電。DGTD是HFSSTransient中采用的時域算法，采用非均勻四面體網(wǎng)格和非均勻時間步長，結合了FDTD/FIT和時域有限元法（FETD）、有限空間時域法（FVTD)的優(yōu)點，既通過四面體共形網(wǎng)格保障了模型保真度，比FDTD/FIT法具有更高的精度，同時具備FDTD/FIT在速度和內存消耗上的優(yōu)勢。并且時域仿真的入射脈沖可看作具有超寬帶頻譜分量的入射波，對時域仿真得到的脈沖回波進行FFT變換后可直接得到目標的超寬帶散射特性。 縮減RCS設計與超寬帶RCS已有的RCS研究主要關注在頻域窄帶RCS，但隨著超寬帶雷達應用于目標探測以及縮減目標RCS的設計需求，時域仿真也將成為RCS研究的重要手段。如下圖為耶路撒冷十字型FSS結構的仿真結構及仿真結果，從圖上可看到仿真結果與實測結果吻合非常良好。 FSS與天線罩的RCS計算特殊結構或者稱之為結構型材料在現(xiàn)代飛行器的隱身設計中越來越重要，頻率選擇性表面（FSS）就是一類重要的特殊結構，由于其頻率選擇的特性，在天線罩上應用廣泛，可降低帶外散射而又不影響帶內電磁波的通過，對提升設備的生存能力極有意義。因此， HFSS可以在保證精度的情況下，高效的求解多層介質薄層結構，極大地降低了天線罩仿真的運算量。天線陣的模式散射計算定義方式在HFSS中仿真天線陣在工作頻點的單站RCS，紅色曲線為僅考慮結構項的單站RCS，藍色曲線為同時考慮結構項和模式項在內的單站RCS 天線罩的RCS仿真天線罩與天線互耦的問題包含許多復雜的近場效應，全波有限元算法能夠為近場解算提供必要的精度。天線陣由于還要考慮單元間的互耦，因此模式項散射更為嚴重。結構項散射是指天線的金屬外形結構對于電磁波的散射。所以天線和天線陣列以及天線罩在整機隱身設計中地位居首。編織型復合材料 單元法建模 復合材料的RCS 天線（陣）的RCS仿真飛行器的散射主要由兩部分共享組成，一部分來自于外形及結構，另一部分主要的來源就是雷達天線。HFSS軟件具有強大的基于函數(shù)的建模功能，基于主從邊界的單元法適合模擬此類材料問題。在涂覆隱身設計中，軟件的仿真將大大的縮短材料選型和優(yōu)化的過程，為實際設計提供足夠的理論和仿真數(shù)據(jù)支撐。HFSS軟件具有方便的薄層模擬功能，能方便的仿真此類涂覆材料問題，可有效解決涂覆吸波材料的問題。4 復雜飛行器的外形隱身設計與RCS仿真采用FEBI和DDM技術，結合高性能計算機的硬件平臺能夠有效求解復雜飛行器的RCS仿真，并且單次仿真可得到數(shù)百入射角度下的單站RCS。仿真技術是目標特性研究的主要手段，目前國內外在仿真的計算方法、建模技術、以及工程實際應用方面出現(xiàn)了若干研究熱點，如特殊結構、特殊材料的目標特性研究、天線陣和天線罩RCS的研究、RCS的時域瞬態(tài)研究等。目標的雷達散射截面積（RCS）的測試難度很大，滿足需求的測量環(huán)境少，且測量誤差難以評估，因此，采用數(shù)值仿真的方法一直是目標特性研究的重要手段。ANSYS提供了多種通信系統(tǒng)的接收機的模型，能夠方便的改變MPSK調制通信系統(tǒng) 進入放大器的頻譜 放大器輸出的頻譜 誤碼率和輸入功率的關系 從ANSYS軟件的仿真結果可以看到放大器的非線性會導致顯著的相鄰信道功率泄漏，從而影響誤碼率的指標，從而可以幫助設計人員改進前端射頻功率控制算法和電路，以提高通信系統(tǒng)性能。 通信系統(tǒng)仿真通信系統(tǒng)需要在保證一定誤碼率的情況下，盡可能地提高傳輸數(shù)率和減低被截獲概率，從而實現(xiàn)對數(shù)據(jù)鏈的優(yōu)化。LFM雷達仿真框圖和天線接收到的波形經(jīng)過信號處理后得到兩個目標回波 射頻通道帶寬的增加導致更多噪聲 上述例子描述了一個典型的線性調頻（LFM）雷達所接收到的真實回波信號，包含混疊在一起的兩個目標回波以及背景雜波，可以看到射頻通道的帶寬的增加會導致底噪顯著抬升。通常而言，雷達的射頻系統(tǒng)需要滿足低旁瓣，高頻譜純度和低噪聲系數(shù)的要求。ANSYS軟件可以實現(xiàn)電路和電磁場和協(xié)同仿真，通過控制射頻電路的輻射和相位，從而動態(tài)的改變天線陣列的波束情況，實現(xiàn)多波束多頻帶掃描，并且可以分析射頻電路的不一致性導致的天線波束的變化。 綜合射頻系統(tǒng)構架ANSYS軟件具備機載綜合射頻系統(tǒng)的仿真能力，能夠完成通信，電子對抗，雷達和導航子系統(tǒng)的設計和仿真，以下為具體應用說明。為了克服獨立射頻系統(tǒng)的缺點，目前的機載射頻系統(tǒng)往往使用綜合射頻系統(tǒng)，采用公共射頻口徑，寬頻帶的接收機，在盡可能接近天線的地方采用A/D轉換完成信號的數(shù)字化，從而統(tǒng)一考慮雷達，通信，電子對抗和導航四個方面。圖211. 多發(fā)射通道同時工作時接收機的抗干擾余量三、3 機載射頻系統(tǒng)設計機載射頻系統(tǒng)主要包括通信系統(tǒng)，電子對抗系統(tǒng)，雷達系統(tǒng)和導航系統(tǒng)，分別負責情報交互，干擾/反干擾，目標探測和定位?？梢愿淖兪瞻l(fā)系統(tǒng)中各器件的非線性參數(shù)或者收發(fā)耦合量，就可以在矩陣圖中實時觀察到對接收靈敏度的改變。第二是不同發(fā)射通道之間的互調，發(fā)射頻譜耦合到其他發(fā)射通道中，與其通道內的非線性器件（如PA等）也會互調，得到的互調產(chǎn)物會經(jīng)由該發(fā)射通道往外二次耦合至接收通道，進而影響接收機靈敏度。圖28. 1對1收發(fā)系統(tǒng)射頻干擾仿真EMIT還可以仿真當多個發(fā)射系統(tǒng)同時工作時，在多個收發(fā)通道之間產(chǎn)生的有源互調交調產(chǎn)物，主要來源于兩個方面。在系統(tǒng)中的射頻元器件的線性/非線性參數(shù)也可以人為輸入或通過外部參數(shù)形式導入。借助于EMIT豐富的通道、器件模型庫可以方便快速地建立多系統(tǒng)共存原理圖。EMIT軟件特有多重保真共址干擾預測技術可在復雜的射頻環(huán)境下快速診斷并定位射頻發(fā)射干擾源，可以幫助各總體單位實現(xiàn)系統(tǒng)級電磁兼容和射頻抗干擾預估定性分析。ANSYS公司的EMIT軟件提供豐富的Tx/Rx（發(fā)射機/接收機）模型參數(shù)、天線參數(shù)、射頻器件模型參數(shù)等，可利用豐富的模型庫組成復雜且完善的多個收發(fā)系統(tǒng)。圖25 傾斜旋翼機降落過程中VHF機載天線的方向圖變化 系統(tǒng)級射頻干擾仿真平臺EMITANSYS公司多系統(tǒng)共址條件下的電磁兼容預估仿真分析軟件EMIT，用于仿真如飛機、艦船、衛(wèi)星、火箭、導彈、車輛等各種平臺，以及由它們組合構成的復雜系統(tǒng)中多個收發(fā)信機及設備干擾冗余度的精確仿真、分析、設計與系統(tǒng)評估。通過顏色直觀地顯示天線之間的互耦強度，藍色區(qū)域表示互耦小于－60dB，橘紅色區(qū)域的互耦在－16dB左右。HFSS可在一次仿真中同時求解多部天線的互耦，因此在天線布局的仿真和設計效率上有巨大的優(yōu)勢。4) 在天線系統(tǒng)預布局時即可通過對虛擬原型仿真得到整個運載平臺和天線系統(tǒng)的綜合電磁特性，得到天線工作時飛機周圍及機艙內的電磁場環(huán)境分布，實現(xiàn)快速、精確的天線布局設計預測。2) 對任意三維結構的全波頻域有限元、積分方程法求解器，以及最先進的FEBI求解技術結合HPC技術，全面考慮飛行器及其裝載設備對系統(tǒng)各天線的影響，如方向圖的畸變以及各天線間的耦合效應。AnsoftLinks模塊可導入外部CAD數(shù)據(jù)模型，省卻大型復雜模型的建模工作量。 ANSYS針對整機天線布局的功能特點HFSS天線庫內置多種天線類型，可滿足天線設計及總體部門的快速天線建模需求，HFSS軟件擁有業(yè)界最先進的有限元求解器，其HFSSHPC模塊具備超線性加速比的DDM技術，結合HFSSIE模塊，實現(xiàn)強大的混合算法FEBI，該方法是求解天線布局這類電大尺寸問題的最佳方法，可達到最佳效費比。因此合理有效地完成天線布局設計是整個平臺系統(tǒng)設計成功與否的最重要的環(huán)節(jié)之一。一、二、2 整機電磁兼容設計系統(tǒng)級EMC設計的目標是整個裝備上各分系統(tǒng)電子設備間能夠互相兼容正常工作，提高整系統(tǒng)的抗電磁干擾能力，設計者關注的是以GJB1389A為基礎的系統(tǒng)級電磁兼容性要求，如CE10CS10CS10CS11CS11CS11RE10RS103等。由于無人機執(zhí)行任務的特殊性，特別是智能蒙皮技術的發(fā)展，機載雷達往往需要與機體進行一體化設計，這就是說，必須在雷達樣機設計時考慮其他電子系統(tǒng)以及平臺對機載雷達的影響。2）隱身功能增強是指要在復雜的戰(zhàn)場電磁環(huán)境中更好地隱蔽自身，這包括要能夠做到抗干擾、抗ARM、低截獲概率（LPI）以及更小的雷達散射截面（RCS）。雷達在當前和下一個階段的主要發(fā)展方向是功能性增強，這個功能包括探測與隱身兩方面內容：1）探測功能增強是指探測距離增加、識別概率增高、低空探測能力提高。圖19. 加載板載天線系統(tǒng)前后結果對比.. 機載雷達同無人機的一體化設計仿真雷達已經(jīng)成為武器裝備系統(tǒng)的核心。圖16. 板載模塊模型圖17. 單片級仿真 對于系統(tǒng)級的仿真，同樣需要電磁場、電路仿真協(xié)同，如圖14所示，陣列天線、饋電網(wǎng)絡與有源器件協(xié)同仿真，可以充分考慮各種因素對天線方向特性的影響，極大縮短項目設計周期，提高研發(fā)效率。結構的電磁特性需要利用電磁場仿真工具進行電磁場計算，而參與輻射的信號能量大小則需要通過電路仿真計算。在無人機的設計中，這三個層次的任務都存在。電磁仿真軟件應用于工程設計可分為三個層次：一是部件級的仿真，如單片集成電路、單天線、陣列天線、濾波器、功分器等；二是系統(tǒng)級的仿真，如天線與饋電網(wǎng)絡、天線罩、收發(fā)鏈路設計等；三是布局仿真，如機載天線系統(tǒng)、平臺電磁兼容設計等。ANSYS提供的多物理場仿真解決方案從這類特殊的多物理場耦合的問題入手，對唯一的數(shù)學模型采用不同物理域的仿真技術進行仿真，形變后的網(wǎng)格可在不同仿真器之間自動交互，全面解決了計算